 | Модули низковольтных автоматизированных установок компенсации реактивной мощности от EPCOS AG |
PhaseMod PFC Modules for Low-Voltage Power Factor Correction
Серия низковольтных модулей PhaseMod (табл.1) осуществляет новый инновационный подход к топологии автоматизированных систем компенсации реактивной мощности (патент Epcos AG). Он заменяет традиционную технологию раздельного соединения элементов комплектных конденсаторных установок, включая в себя стационарно объединенные все необходимые унифицированные компоненты компенсации (рис. 1). Подобное конструктивное исполнение повышает, по сравнению с традиционными решениями, компактность установок компенсации в среднем на 80%, обеспечивает высокую технологичность заводской сборки и скорость монтажа непосредственно на объекте [1].
Основой модуля PhaseMod служат, заключенные в вакуумированную и заполненную инертным газом металлическую камеру (поз. 8, рис. 1), бескорпусные (поз. 7, рис. 1), концентрически намотанные обмотки трехфазных косинусных конденсаторов PhaseCap. В свою очередь, камера встроена в изоляционную несущую платформу (поз. 6, рис. 1), включающую сборные шины (поз. 9, рис. 1), неразъемные перемычки межконтактных соединений и резьбовые контакты посадочных гнезд, обеспечивающие фиксированное механическое крепление и электрический контакт между элементами модуля. Сырьем для изготовления платформы служит термически стойкий, листовой прессованный композит (Sheet Molding Compound - SMC) на основе ненасыщенных полиэфиров, армированных стекловолокном [1]. Выводы обмоток конденсаторов соединены с электромеханическими контакторами (поз. 4, рис. 1). Для защиты конденсаторных ступеней модулей (табл. 2, 3) используются закрепленные винтами плавкие предохранители (поз. 2, рис. 1) типоразмера 000/00С и 00 на номинальные токи от 35 до 160 А [1], обладающие высокой отключающей способностью (HRS) и защитной характеристикой (категорией применения) gL/gG. Также винтами к контактам выводов обмоток конденсаторов крепится разрядный металлокерамический резистор с Г-образными ленточными выводами (поз. 5, рис. 1). При превышении избыточного давления внутри камеры (поз. 8, рис. 1) отключение конденсаторов производится контактным датчиком (поз. 10, рис. 1), а конструктивная адаптация поверхности металлизации обкладок обеспечивает функцию их самовосстановления (self-healing) после локального пробоя из-за тепловой или кратковременной электрической перегрузки. Коммутация ступеней модулей PhaseMod производится по командам контроллера BR604 (табл. 2). Мониторинг компенсируемой сети осуществляется во всех 4-х квадрантах комплексной плоскости. На правой стороне лицевой крышки корпуса (поз. 12, рис. 1) справа расположена светодиодная индикация ступеней (поз. 3, рис. 1), а слева - 2-х позиционная сигнализация работы модуля в целом.
 |
(нажмите, чтобы увеличить)
Рис. 1. Конструкция модуля (поперечный разрез): 1 - место установки автоматического регулятора (контроллера) реактивной мощности BR604; 2 - плавкие предохранители; 3 - светодиодная индикация состояния конденсаторной ступени; 4 - конденсаторный контактор (пускатель); 5 - разрядные резисторы; 6 - монтажная плата сборки компонентов модуля; 7 - косинусные конденсаторы выполненные по MKK(Metallized Kunststoff Kompakt)-технологии; 8 - стальной корпус вакуумированной камеры установки обмоток конденсаторов (степенью защиты IР65); 9 - шинный мост для параллельного соединения модулей (мощность присоединения до 500 квар); 10 - контактный датчик давления вакуумированной камеры; 11 - разъем для подключения контрольного кабеля; 12 - фронтальная пластиковая крышка корпуса (степень защиты IР20)
Таблица 1. Основные технические характеристики PhaseMod PFC Modules, стандарты IEC 60439-1, IEC 60831-1/-2, EN 61921 [1]
| Номинальное напряжение, Uном. | 400 В/50 Гц (другие значения напряжения по заявке) |
| Допустимое перенапряжение, Uмакс. | 1,1× Uмакс., в течение 8 ч за 24 ч; 1,15× Uмакс., в течение 30 минут за 24 ч; 1,2× Uмакс., в течение 5 минут за 24 ч; 1,3× Uмакс., в течение 1 минуты; |
| Длительно допустимая токовая перегрузка, Iмакс. | 1,3× Iмакс. (включая одновременное превышение Uном. и циркуляцию через конденсатор токов высших гармоник) |
| Максимальный бросок тока, Is | не более 300× Iном. |
| Ток повреждения (КЗ), ICW/IPK | 42 кА за 1 с / 75 кА |
| Допустимое отклонение емкости | -5 % / +10 % |
| Диэлектрик | Полипропиленовая пленка (металлизированная) |
| Пропитка | "сухая технология" |
| Собственные потери | < 1,5 Вт/квар |
| Номинальная частота, f | 50/60 Гц |
| Допустимое параллельное соединение модулей (по сечению шин) | до 500 квар |
| Испытательное напряжение (переменного тока) | между выводами - 2,15× Uном., в течении 10 с; "вывод - корпус" - 6 кВ в течении 10 с |
| Диапазон уставок cosφ | 0,8 инд. - 0,8 емк. |
| Уровень помех | не более 65 дБ включая высокочастотные токовые гармоники |
| Коммутационный ресурс контактора | не более 100 000 переключений |
| Корпус конденсатора | стальной, степень защиты 1Р65 |
| Основные выводы | медные шины 30×15 мм с отверстием под болт М10 (A-PhaseMod); медные шины 30×5 мм с отверстием под болт М10 (S-PhaseMod) |
| Монтажное положение модуля | горизонтальное |
| Инструкция по сборке модулей приведена на стр.15 и 16 каталога PhaseMod PFC Modules |
| Степень загрязнения | 2 |
| Температура окружающей среды | -25...+40 °С (A-PhaseMod); 0...+40 °С (S-PhaseMod) |
| Охлаждение | естестственное или принудительное (воздушное) |
| Влажность | максимально 95 % / класс F |
| Высота установки над уровнем моря | до 3000 м |
| Чувствительность к помехам | согласно EN 55082-2.1995 |
| Паразитное излучение | согласно EN 55011.10.1997 |
| Номинальный ток КЗ предохранителей защиты модулей, ICF | 100 кА |
| Степень защиты | 1Р20 |
| Технологическое исполнение конденсаторов | "сухая технология", свойство "самовосстановления", МКК-технология активной части |
| Допустимое количество коммутаций | максимум 7000 в течение года, согласно IEC 60831 |
| Допустимая частота коммутаций конденсаторов | до 10 в час (максимум 7000 в год) |
| Время включения конденсаторов | 10 с (при отсутствии регулировки для S-PhaseMod) |
| Время разряда конденсаторов | > 60 с (при отсутствии регулировки для S-PhaseMod) |
| Временной интервал переключения и разряда конденсаторов | 1...255 с |
| Средний срок службы, tLD(Co) | ≥ 130 000 ч. или 100 000 коммутаций |
| Защита устройства (модуля) | Контроль над превышением избыточного давления (встроенный датчик), свойство "самовосстановления" конденсаторов, плавкие предохранители типа HRS, датчик температуры |
| Разрядные резисторы | Разряд конденсаторов за 60 с до напряжения < 50 В |
| Диапазон напряжений | 230 В (измерительное/управляющее напряжение) |
| Трансформатор тока | Возможно присоединение к трансформаторам х/1 А и х/5 А |
| Допустимое время отсутствия (перерыва) питания | менее 35 мс |
| Напряжение катушки | переменное, 230 В/50 Гц |
| Номинальное напряжение | переменное, 690 В |
| Номинальный ток | 10 А (при температуре до 40 °С), 6 А (при температуре от 40 до 60 °С) |
Таблица 2. Технические характеристики регулятора коэффициента мощности BR604 производства Epcos AG AG [1]
| Диапазон рабочих температур | -10...+70 °С |
| Влажность | от 15 до 95% |
| Класс защиты | передняя панель - IP54, задняя сторона - IP20, согласно IEC 529/DIN 40050 |
| Нормативы безопасности | стандарты EN 61010-1 03. 1994+A2 05. 1996/IEC 1010-1 1990+A1 1992 |
| Рабочее напряжение | переменное 230 В - 50/60 Гц |
| Потребляемая мощность | < 5 ВА |
| Измеряемое напряжение | переменное 30...300 В, 50/60 Гц |
| Измеряемый ток | .../5А или .../1А |
| Диапазон тока управления (чувствительность регулятора) | 50 мА...5,3 А - синусоидальный, со вторичной обмотки трансформатора тока |
| Уставка cos"фи" | 0,8 индуктивный - 0,8 емкостной |
| Режимы регулирования в IV квадрантах (по выбору) | последовательное подключение (LIFO), круговое подключение (FIFO), автономный программируемый режим |
| Число стандартно устанавливаемых положений cos"фи" (при работе регулятора должно быть установлено только одно положение) | 23 |
| Время переключения, в зависимости от заданного времени разряда конденсатора* | 1...255 с |
| Время отсутствия питания | < 35 мс |
| Монтажное положение | любое |
| Максимальная мощность | при переменном напряжении 250 В, 1000 Вт |
| Количество выходов | 4 |
| Механический ресурс | > 30×106 переключений |
| Электрический ресурс | > 5×106 переключений (нагрузка 200 ВА, cos"фи" = 0,4) |
| Количество выходов | 4 |
Примечание (*) - время разряда конденсатора в сети 0,4 кВ без использования дополнительных разрядных резисторов не менее 60 с.
Модули типа "A-PhaseMod" (рис. 2, табл. 3) устанавливаются в специальном металлическом шкафу на перфарированных продольных боковых монтажных профилях, а модули "S-PhaseMod" (рис. 3, табл. 4) навешиваются непосредственно на стену при помощи 2-х реек входящих в комплект поставки (код заказа В44067А1020М000 [1]). Болтовое соединение шин модулей "A-PhaseMod" производится стандартными медными накладками (код заказа В44067А3003В000 [1]). Сечение соединительных шин и габарит шкафа позволяет одновременно соединить до 5-ти модулей "A-PhaseMod" суммарной реактивной мощность до 500 квар (рис. 4). Как видно из табл. 3, 4 ступени регулирования модулей "A-PhaseMod" и "S-PhaseMod" унифицированы.
(нажмите, чтобы увеличить)
Рис. 2. Внешний вид модуля типа "A-PhaseMod", встраиваемого в автоматизированную систему компенсации реактивной мощности (технические характеристики приведены в табл. 3)
Таблица 3. Технические характеристики A-PhaseMod [1]
| 50 | 50 | 1 | 33 | 385×257×394 | B25670A0050A501 |
| 50 | 12,5×2+25 | 1:1:2 | 38 | 385×257×538 | B25670A0050A503 |
| 62,5 | 12,5+25×2 | 1:2:2 | 38 | 385×257×538 | B25670A0062A503 |
| 75 | 25+50 | 1:2 | 33 | 385×257×394 | B25670A0075A502 |
| 75 | 12,5×2+25×2 | 1:1:2:2 | 38 | 385×257×538 | B25670A0075A504 |
| 87,5 | 12.5+25+50 | 1:2:4 | 38 | 385×257×538 | B25670A0087A503 |
| 100 | 12,5×2+25+50 | 1:1:2:4 | 38 | 385×257×538 | B25670A0100A504 |
| 100 | 25×2+50 | 1:1:2 | 38 | 385×257×538 | B25670A0100A503 |
| 100 | 50×2 | 1:1 | 33 | 385×257×394 | B25670A0100A502 |
Примечание: для использования без расстроенных дросселей в автоматизированных системах компенсации реактивной мощности 400 В/50 Гц. Напряжение управления - 230 В/50 Гц, другой уровень напряжения по предварительному заказу.
(нажмите, чтобы увеличить)
Рис. 3. Внешний вид модуля типа "S-PhaseMod" для автономных автоматизированных систем компенсации реактивной мощности (технические характеристики приведены в табл. 4). Шины модуля и дополнительные шинки кабельного ввода (код заказа В44067А3004В000 [1]) закрыты изоляционным коробом, входящим в комплектацию модуля (код заказа В44067А4020Р000 [1])
Таблица 4. Технические характеристики S-PhaseMod с контроллером BR604 [1]
| 50 | 50 | 1 | 33 | 385×257×394 | B25670A0050S501 |
| 50 | 12,5×2+25 | 1:1:2 | 38 | 385×257×538 | B25670A0050S503 |
| 62,5 | 12,5+25×2 | 1:2:2 | 38 | 385×257×538 | B25670A0062S503 |
| 75 | 25+50 | 1:2 | 33 | 385×257×394 | B25670A0075S502 |
| 75 | 12,5×2+25×2 | 1:1:2:2 | 38 | 385×257×538 | B25670A0075S504 |
| 87,5 | 12.5+25+50 | 1:2:4 | 38 | 385×257×538 | B25670A0087S503 |
| 100 | 12,5×2+25+50 | 1:1:2:4 | 38 | 385×257×538 | B25670A0100S504 |
| 100 | 25×2+50 | 1:1:2 | 38 | 385×257×538 | B25670A0100S503 |
| 100 | 50×2 | 1:1 | 33 | 385×257×394 | B25670A0100S502 |
Примечание: для использования без расстроенных дросселей в качестве отдельной (автономной) автоматизированной системы компенсации реактивной мощности с регулятором (контроллером) 400 В/50 Гц. Напряжение управления - 230 В/50 Гц (другой уровень напряжения по предварительному заказу). Для присоединения кабеля в корпусе модуля предусмотрен специальный ввод. Для настенного монтажа модуль снабжается крепежным комплектом (код заказа В44067А1020М000).
(нажмите, чтобы увеличить)
Рис. 4. Внешний вид соединения модулей типа А-PhaseMod (а) и встроенной в шкаф сборки модулей А-PhaseMod (б)
На сегодняшний день семейство модулей PhaseMod включает в себя более чем 70 стандартных типов системных блоков [2], в интервале мощности от 50 до 100 квар (табл. 3, 4). В процессе дальнейшего совершенствования и расширения функциональных возможностей компания "Epcos AG" предполагает встроить в модуль защитный расстроенный дроссель, а также их адаптацию к динамической компенсации реактивной мощности [2]. Для этого вместо конденсаторных контакторов (рис. 1) в SMC-платформы будут интегрированы быстродействующие полупроводниковые ключи [2]. Поскольку срок службы конденсаторов во многом зависит от соблюдения температурного режима, особое внимание будет уделено проблеме отвода тепла, рассеиваемого внутри корпуса модуля [2].
Литература
- PhaseMod PFC Modules for Low-Voltage Power Factor Correction. Published by Epcos AG. Corporate Communications. Edition 03/2005. Ordering No EPC: 26014-7600. Printed in Germany. PS 03056 - 19р.
- Х.Феттер. Сконцентрированная мощь. КОМПОНЕНТЫ Epcos AG. №1. 2006. С.18-20.
| |
